Förderung konzeptuellen Wissens über Energie durch den Einsatz von Repräsentationen

Wernecke, Ulrike

Da Energie die Grundlage aller Lebensvorgänge ist, ist das Energiekonzept für das Lernen zahlreicher biologischer Themen zentral. Aufgabe des Biologieunterrichts ist es, Schülerinnen und Schülern Wissen über dieses abstrakte Konzept zu vermitteln und sie so zu befähigen, es zur Erklärung von Phänomenen heranzuziehen. Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass das konzeptuelle Wissen über Energie von Schülerinnen und Schülern aller Klassenstufen nur gering ausgeprägt ist und zahlreiche Alternativvorstellungen existieren. Bisher gibt es kaum Erkenntnisse darüber, wie Energie in biologischen Kontexten gelehrt und gelernt werden kann. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit dem Einsatz ausgewählter bildlicher und sprachlicher Repräsentationen zur Förderung des konzeptuellen Wissens über Energie im biologischen Kontext, die in Bezug auf abstrakte Konzepte lernförderliches Potenzial besitzen können. Diese Dissertation umfasst drei Studien. Die erste geht der Frage nach, wie Energie zurzeit in Unterrichtsmaterialien für den Biologieunterricht repräsentiert wird. Unter Berücksichtigung der festgestellten Defizite wurde eine Instruktionsmaßnahme entwickelt, deren Wirksamkeit durch die zweite Studie der vorliegenden Arbeit untersucht wird. Die dritte Studie dieser Arbeit beschäftigt sich mit sprachlichen Repräsentationen: Metaphern, die die Energieweitergabe in Ökosystemen beschreiben. Aus den Ergebnissen werden Implikationen für die Verwendung der Metaphern im Biologieunterricht abgeleitet. Somit liefert die vorliegende Arbeit unter Verwendung qualitativer und quantitativer Methoden neue Erkenntnisse zum Einsatz von bildlichen und sprachlichen Repräsentationen zum Thema Energie im Biologieunterricht.

Since energy provides the basis for all life processes, the energy concept is central for learning biological topics. Biology teaching should impart knowledge about this abstract concept to support students in their explanations of science phenomena. However, research shows that students’ conceptual knowledge about energy is low at all class levels and that several alternative conceptions persist. To date, little is known about how energy can be taught and learned effectively in biological contexts. In this regard, this dissertation deals with the use of visual and verbal representations to enhance conceptual knowledge of energy in biological contexts. The selected representations are assumed to have the potential to support the learning of abstract concepts. This dissertation comprises three studies. The first investigates how energy is currently represented in teaching materials for biology instruction. Taking the identified shortcomings into account, an instructional tool was developed. Its effectiveness is surveyed by the second study of this dissertation. The third study of this dissertation deals with verbal representations: metaphors describing energy transfer through ecosystems. Implications for the use of the metaphors in biology instruction are derived. Using qualitative and quantitative methods, this dissertation provides new insight into the use of visual and verbal representations of energy in biology education.

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Wernecke, Ulrike: Förderung konzeptuellen Wissens über Energie durch den Einsatz von Repräsentationen. 2017.

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